Kąsnelis Visatos 4: žvaigždės ir planetos

Ir vėl sekmadienis, o tai reiškia, kad ir vėl metas pakramsnoti naujienų rinkinį iš Visatos platybių. Šią savaitę, kaip įprasta, mišinys gana įvairus, bet, tikiuosi, skanus. Smagaus skaitymo :)

***

Turint omeny, jog maždaug pusė Galaktikos žvaigždžių yra dvinarėse sistemose, o planetų Galaktikoje yra tiek pat, arba netgi daugiau, nei žvaigždžių, nenuostabu, kad kai kurios planetos sukasi ir aplink dvinares žvaigždes. Kai kuriais atvejais planeta gali suktis aplink abi žvaigždes, kitais – aplink kažkurią vieną. Pastaruoju atveju galima situacija, kad planetos orbita tampa nestabili ir planeta ima suktis tai aplink vieną, tai aplink kitą žvaigždę. Galų gale orbita tiek iškreipiama, kad planeta išsviedžiama iš sistemos į kosmoso platybes. Beje, panašus išsviedimas galėjo kadaise įvykti ir Saulės sistemoje, kai Jupiterio gravitacija destabilizavo vieną maždaug Urano dydžio planetą.

***

Kitos planetos, kurios neišsviedžiamos tolyn nuo savo žvaigždžių, bet sukasi labai arti, gali nukentėti kitaip. Kuo arčiau planeta yra prie savo žvaigždės, tuo didesnės potvyninės jėgos ją veikia. Saulės sistemoje dėl tų jėgų Merkurijus tapo prirakintas prie Saulės, ir dabar aplink Saulę apskrieja per tiksliai dvi trečiąsias to laiko, kurį užtrunka apsisukti aplink savo ašį. Jei žvaigždė yra mažesnė už Saulę, tai gali būti, kad panašaus stiprumo potvyninės jėgos ima veikti planetas, esančias žvaigždės gyvybinėje zonoje. Vienas iš potvyninių jėgų sukeliamų efektų, kaip išduoda pavadinimas, yra potvyniai. Ir ne tik tokie, kokius Mėnulis sukelia Žemėje, bet žymiai stipresni, kilnojantys uolas ir planetos plutą. Šitaip planeta gauna labai daug energijos ir gali įkaisti iki daug aukštesnės temperatūros, nei vien nuo žvaigždės šviesos; galų gale iš jos gali netgi išgaruoti visas vanduo, jei jo ten kadaise ir būta. Kitas potvyninis efektas – orbitos spindulio didėjimas – vėliau gali nustumti planetą tolyn nuo žvaigždės, kur potvyninės jėgos susilpnėja ir planeta vėl atvėsta. Iš visos šitos kebeknės galiausiai lieka tokia situacija, kad turime planetą, besisukančią lyg ir gyvybinės zonos ribose, tačiau be jokio vandens. Kad įvertintume šitokio reiškinio tikimybę, reikia į gyvybinės zonos apibrėžimą kažkaip įtraukti ir potvynines jėgas bei planetų migraciją; ir nors pirmasis dalykas iš principo nėra sudėtingas, antrasis gali pasirodyti ir neįmanomas.

***

Žvaigždės paprastai gimsta spiečiuose. Jaunų žvaigždžių šviesa ir vėjai, o po keleto milijonų metų dar ir supernovų sprogimai, išstumia aplinkines dujas tolyn burbulu. Tas burbulas gali būti labai taisyklingas, tačiau dažniausiai visaip suyra ir išsitampo dėl aplinkinės tarpžvaigždinės medžiagos netolygumo. Kartais burbulas suspaudžia dujas kitose vietose ir sukelia naujus žvaigždėdaros pliūpsnius. Visa ta galima pamatyti infraraudonųjų spindulių diapazone, tačiau identifikuoti burbulus užtrunka daug laiko, o automatiškai to padaryti neišeina. Taigi mokslininkai į pagalbą pasitelkė savanorius mėgėjus ir sukūrė „Milky Way Project“, Zooniverse kolaboracijos dalį. Per keletą metų gauta puikios kokybės informacijos apie keleto tūkstančių burbulų vizualias savybes.

***

Vienas toks žvaigždėdaros regionas šią savaitę pasirodė ir NASA‘os Astronomy Picture of the day:

Oriono ūkas; kairėje trys ryškios žvaigždės yra Oriono diržas, o įvairūs išskydę dariniai – dujų debesys, jaunų žvaigždžių spiečiai ir panašiai.

***

Už mūsų Galaktikos ribų randame artimiausią kaimynę Andromedos galaktiką. 1923-aisiais metais Edvinas Hablas joje aptiko novą – baltosios nykštukės trumpą ryškų sušvytėjimą. Sakysite, kur čia naujiena? Ogi tame, jog prieš keletą dienų beveik tiksliai toje pačioje vietoje aptiktas dar vienas novos žybsnis; greičiausiai tai yra to paties objekto naujas sušvitimas. Paprastai novos sužimba rečiau nei kas tūkstantį metų, o žybsniai trunka keletą metų. Yra ir kita novų rūšis – dažnai pasikartojančios novos (recurrent novae), kurios sužimba sykį per keletą dešimtmečių, o jų žybsniai trunka keletą mėnesių. Šita nova, atrodo, yra keistame tarpe tarp dviejų klasių. Tolesni jos tyrimai galbūt atskleis daugiau informacijos apie baltųjų nykštukių evoliuciją.

***

Kassavaitinė UniverseToday straipsnių diskusija šįkart mėsinėjo tyrimą apie tai, kaip įvairios alternatyvios Visatos sandaros teorijos gali paaiškinti Visatos plėtimosi duomenis, gautus iš supernovų, kosminės foninės spinduliuotės, materijos pasiskirstymo ir galaktikų judėjimo stebėjimų. Straipsnio esmė – naudojant statistinius metodus patikrinti, kokia yra tikimybė gauti tokius duomenis, kokie buvo gauti, jei kažkuri iš nagrinėjamų teorijų yra teisinga. Gauti rezultatai rodo, kad Lambda-CDM kosmologija, t.y. standartinis kosmologinis modelis, yra labiausiai tikėtinas iš visų šešių nagrinėtųjų, o vienas iš modifikuotos gravitacijos modelių beveik tikrai netinka. Kiti keturi, irgi modifikuotos gravitacijos, modeliai, galbūt gali paaiškinti duomenis, tačiau tą daro šiek tiek prasčiau, nei Lambda-CDM. Taigi dar anksti tvirtai sakyti, jog Lambda-CDM yra tikrai tikslus Visatos aprašymas, bet kol kas tai yra geriausia, ką turime.

***

Šiek tiek labiau filosofinis pamąstymas: ar gali būti, kad ateivių neaptikome todėl, kad jie yra tiek ekologiški, jog jų skleidžiama spinduliuotė yra identiška natūraliai? Tai būtų vienas, regis naujas, Fermi paradokso išaiškinimas. Paradoksas ypač įdomus tampa dabar, kai atrandame įrodymų, jog planetų Paukščių Take yra milijardai, taigi galima tikėtis, jog ir gyvybės turėtų būti daug. Tad kur ji? Galbūt ji egzistuoja, tačiau jos technologija yra tokia pažangi, kad pašaliniam stebėtojui atrodo identiška gamtai?

***

Šiek tiek meno: vienas astronomas surinko ilgamečių įvairių ūkų stebėjimų duomenis ir pavertė elektromagnetinius signalus garsiniais, sumažinęs jų dažnį beveik du trilijonus kartų. Gautas kūrinys skamba… keistai, šiek tiek baugiai ir labai mistiškai. Įdomu pasiklausyti, bet tik vieną kartą.

***

Pabaigai – interviu su Filu Pleitu (Phil Plait), kuris internautams žinomas kaip „Bad Astronomy“ blogo autorius. Šiame interviu jis pristato penkias knygas, jo nuomone geriausiai populiariai paaiškinančias įvairius astronominius dalykus – nuo Didžiojo sprogimo iki kelionės į Mėnulį.

***

Va tokia tad Visata buvo šią savaitę. Laukiu atsiliepimų ir klausimų :)

Laiqualasse

42 comments

  1. Labai įdomūs straipsniai.

    Norėjau paklausti: Kodėl astronomai mano jog šviesą užlenkia gravitacija?

    Kiek žinau šviesa vandenyje yra užlenkiamas, žemės atmosfera taip pat užlenkia šviesą, saulės atmosfera manau irgi gali užlenkti šviesą, kaip ir galėtu užlenkti šviesą galaktikos „atmosfera“ ir galaktikos spiečiaus „atmosfera“.
    Kodėl būtinai tai turi daryti gravitacija ir ar tikrai tai daro gravitacija?

    1. Ačiū :)

      Dėl šviesos užlenkimo – vandenyje ir ore jis įvyksta todėl, kad tose medžiagose šviesa sklinda lėčiau, nei vakuume, todėl, siekdama judėti tarp dviejų taškų trumpiausią laiką užimančia trajektorija, užlinksta. Tiesa, užlinkimas ore, lyginant su vakuumu, yra labai mažas (oro lūžio rodiklis nuo vakuumu skiriasi berods mažiau nei viena tūkstantąja dalimi), tokiose terpėse, kaip Saulės chromosfera, užlinkimas dar menkesnis, o tarpžvaigždinė erdvė išvis tolygi vakuumui.

      Užlinkimas dėl gravitacijos atsiranda todėl, kad masyvūs kūnai iškreipia erdvėlaikį, taigi šviesa, nors visą laiką juda vienodu greičiu, tolimo stebėtojo atžvilgiu atrodo užlinkstanti, nes juda kreivu paviršiumi. Alternatyviai tą galima suprasti taip – šviesą sudaro fotonai, kurie turi energijos, kuri atitinka tam tikrą masę. Vadinasi, fotonai sąveikauja gravitaciškai ir juos, lekiančius pro masyvų kūną, pastarasis šiek tiek pritraukia. Pastarasis aiškinimas daugeliui mokslininkų turbūt nepatiktų konceptualiai, tačiau procesą apibūdina gana neblogai.

      Ar tai daro gravitacija? Danguje aptikta daugybė ištampytų galaktikų atvaizdų, kai tos galaktikos yra daugmaž tiksliai už masyvaus spiečiaus. Atvaizdų savybes gana tiksliai galima aprašyti naudojantis gravitacinio lęšiavimo modeliu, tačiau kitais būdais – nelabai. Taigi taip, beveik neabejotina, kad gravitacija tikrai iškreipia šviesą. Taip pat gravitacinis lęšiavimas buvo ne kartą įrodytas, tyrinėjant, kaip pasikeičia regimoji žvaigždžių padėtis, joms esant arti Saulės disko ir toli nuo jo.

      1. Ačiū už atsakymą. Labai įdomu.

        Tačiau man visi tek neduoda ramybės klausimai:
        1. Kylantis mėnulis būna didesnis už pakilusį dėl žemės atmosferos iškreipimo. Mažame atstume iškreipimas yra labai mažas tačiau efektą gauname nemažą. Saulės mastelis dar didesnis :). Galaktika ar galaktikų spiečius yra labai labai didelis ir čia net ypatingai mažas nukrypimas gali turėti pastebimą efektą konkrečiu atveju gravitacinio lęšiavimo.
        2. Mačiau iškraipytos šviesos spektro gravitacinio lęšiavimo pavyzdžius ar yra tokių pavyzdžių ir kituose spektruose ir kaip jie dera su šviesos spektro iškraipymais?
        3. Ar gali tokį patį efektą sukurti a) kintantis šviesos greitis bėgant laikui (per 10000 metų kol šviesa apskrieja galaktikų spiečių) arba b) kintantis visatos dydis per tą patį laiką?

        Ačiū už atsakymus :)

        1. 1. Mėnulis arti horizonto atrodo didesnis dėl to, kad galime jį palyginti su prie horizonto esančiais daiktais. Žr. pvz. čia: http://www.straightdope.com/columns/read/831/why-does-the-moon-appear-bigger-near-the-horizon . Taigi refrakcija (spindulių užlinkimas dėl judėjimo per skirtingo lūžio rodiklio terpes) efekto beveik neturi. Taip pat efekto nebus ir galaktiniais mastais.

          2. Nesu tikras, ar gerai suprantu klausimą. Ar, rašydamas „šviesos spektro“ ir „kituose spektruose“ turi omeny regimosios šviesos bangų diapazoną ir kitus (pvz. infraraudonųjų ar rentgeno spindulių) diapazonus? Jei taip, tai iškraipymas iš esmės yra labai panašus, bet konkrečių pavyzdžių dabar nesugalvoju; man atrodo, kad daugelis tolimų galaktikų atvaizdų, kurie yra matomi dėl gravitacinio lęšiavimo, būna fiksuojami ir regimųjų, ir infraraudonųjų spindulių diapazonuose.

          3. Pokyčiai laikui bėgant, jei jie vyksta izotropiškai (t.y. visomis kryptimis vienodai, kaip yra su Visatos plėtimusi), tokių efektų sukelti negalėtų, nes šviesos užlinkimui reikalingas skirtumas tarp kažkurių krypčių, statmenų šviesos sklidimo krypčiai. Izotropinis pokytis gali pakeisti bangos ilgį (kartu ir dažnį), dėl to tolimų galaktikų spinduliuotė yra pasislinkusi į raudonąją spektro pusę (plačiau esu rašęs čia: http://www.konstanta.lt/2011/02/kaip-astrofizikai-matuoja-laika-arba-koks-jusu-gimtadienio-raudonasis-poslinkis/), bet nepakeis sklidimo krypties.

    2. taip, tu teisus. Gaila, kad mūsų geriausi fizikai bijo pažvelgti tiesai į akis ir pabandyti suvokti, kad iškrypsta fotonų trajektorija, o ne erdvė.

      1. Gaila, kad mūsų didžiausieji proto bokštai priversti tiesą skleisti blogų komentaruose ir jūtūbės filmukuose. Konspiracija, ne kitaip.

                  1. Niutono teoremos parodo, kad gravitacija iš aplinkinių objektų, išdėstytų sferiškai simetriškai, kompensuojasi. Argi taip sunku suvokti?

                    1. Taip, nes gravitacija traukia. O elektromagnetizmas vienodo krūvio kūnus – stumia. Tai, kad šios dvi sąveikos turi tam tikrų panašumų (atvirkščią proporcingumą atstumo kvadratui) nereiškia, kad panašumų yra ir kitur. Maginis mąstymas moksle negalioja.

                    2. ‘išdėstytų sferiškai simetriškai, kompensuojasi’ – kitaip tarent jei objektai išdėstyti ne sferiškai ir ne simetriškai (kaip saulės sitemoje), tai… žemė krenta (kaip obuolys) į saulę?

                    3. O Žemė ir krenta į Saulę. Tik va vis pabėga, nes sparčiai juda į šoną. Iš to ir susidaro sukimasis.

          1. Beje, Aristotelio laikais nebuvo mokslo, buvo filosofija. Mokslas atsirado maždaug XVII a., nuo tada jokios tikrovės neatitinkančios hipotezės neužsilaiko ilgiau, nei padaromi pirmi jas aiškiai paneigiantys bandymai.

    1. 1. Reliatyvumo teorija su stygų teorija beveik nesusijusios. Apie pastarąją žinau tik tiek, kiek esu skaitęs Vikipedijoje ir panašiai, tai plačiau nekomentuosiu.

      2. Dar paskaičiavau, kad net jei gravitacija ir stumtų, tai vis tiek Niutono pirmoji teorema (apie jėgų kompensaciją sferinio pasiskirstymo viduje) galiotų. Nors ką aš čia tau aiškinu, tu ar taip ar anaip neskraidai, nes kosmosas slegia. Ką padarysi.

        1. Na ir ką čia pradedu suprast? Iš teiginio, kurį pacitavai, matyti, jog net jei gravitacija ir stumtų, „kosmoso slėgis“ nelaikytų prispaudęs prie Žemės. Taigi dar kartą – sėkmės skraidant.

          1. velnias>> šiaip tai norėčiau išgirsti jūsų kaip stumiančios gravitacijos šalininko paaiškinimą kodėl vis dėlto susiduria galaktikos.

              1. Dar sykį pakartosiu – mokykis fizikos. Paskui astronomijos. Tada vėl iš naujo. O kol kas skraidyk sau į sveikatą.

                    1. pirmas pradėjai įžeidinėt, tikiuosi tai ne dėl to, kad nesijauti tvirtai savo tikėjime (nes tai nėra mokslas, jei net erdvę apibrėžti nesugebama)

                    2. Tai yra dėl to, kad kažkuriuo metu nusibosta bandyti išaiškinti elementarius dalykus visiškai nenorintiems klausytis. Ir ne, mano žinių pagrindo tavo jūtūbės filmukai iš po kojų neišmušė :p

            1. pabandysiu paaiškinti pasitelkdamas palyginimą su laivais jūroje. Kai jie priplaukia arti vienas kito – jie prisiartina, bet ne dėl to, kas juos veikia traukos jėga, o dėl to, kad veikia jūros stūmio jėga (slegia didelė vandens masė, nes tarp laivų mažai vandens ir spaudimo lygsvara tampa pažeista). Todėl laivai plaukioja atokiau vienas nuo kito, kad išvengti susidūrimų. Jūra – lyg gravitacinis stūmio laukas, o laivai – galaktikos. Tinka toks atsakymas?

              1. Kurią? Apie Disko pasaulį, Saulės sukimąsi aplink Žemę ar stumiančią gravitaciją? Gal per kurią balandžio pirmąją ir panagrinėsiu :)

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *